光的干涉

一、光的干涉现象的发现

在光学发展史上，意大利科学家格里马第是第一个发现光的干涉现象的人．他做了一个简单的实验，其实验设计如下：在房子的窗户板上打两个紧挨着的小孔，太阳光经过这两个小孔射入室内形成两个锥形光柱．将一个屏放在两个光柱相互重叠的地方，此时可以发现，屏上一些地方的亮度反而比只用一个光柱照射时的还要暗些．格里马第从这一实验中得出结论：两根光柱相加并不总是使亮度增加．他通过类比方法，把光的干涉现象和石块投入水中激起水波的现象作了类比．但他对此干涉现象没有作出深刻的理论分析．

英国物理学家胡克（1635—1703）研究了另一种相干现象，他通过实验研究了用肥皂水形成的薄膜和云母薄片上光的干涉．胡克提出光是一种振幅很小的快速振动，还试图分析薄膜干涉时彩色的成因．他提出在薄膜上观察到彩色必须满足三个条件：膜的厚度有一定的限度；膜必须是透明的；在膜的背面必须有好的反射体．他认为，一束最弱的成分领先而最强的成分随后的倾斜而混杂的光脉冲，在网膜上的印象是蓝色；一束最强的成分领先而最弱部分随后的倾斜而混杂的光脉冲，在网膜上的印象是红色．虽然这种解释是不正确的，但其中它包含了两束光的位相差等现代干涉理论的某些观点，胡克关于光的这些理论研究，对于由笛卡儿提出的光是以太压力的模型过渡到光的波动说起了重要的作用．

牛顿设计并进行了“牛顿环”实验，研究了薄膜干涉问题，从而发现了“牛顿环”现象．牛顿亲自制造了仪器进行实验，他把一块平凸透镜放在一块双凸透镜上面，使平凸透镜的平面向下，然后慢慢压紧，围绕中心便陆续冒出各种颜色的圆环；如果使上面的平凸透镜慢慢抬起离开下面的双凸透镜，则带有颜色的圆环又在中心相继消失，这就是著名的“牛顿环” 现象．牛顿还发现色环的颜色有一定的排列次序；当压紧两透镜时，色环的直径会不断增大，其周边的宽度则减小，若是抬起上面的透镜，色环的直径就会缩小，其周边的宽度则增大．牛顿还测量了环的半径，发现它和透镜的曲率半径、空气膜的厚度有一定关系．“牛顿环”现象实际上是两束光发生“干涉”的结果．但是由于牛顿是倾向于光的微粒说的观点，因此对这种光的波动性的表现没有作进一步的实验探索和理论研究．